一种加热棒测温装置及加热棒

摘要

本发明提供了一种加热棒测温装置及加热棒，加热棒测温装置包括测温支架和固定在所述测温支架上的多根热电偶，所述测温支架适于插入加热棒的壳体中，所述热电偶包括测温端，所述测温支架的部分径向截面构成测温面，所述测温端位于所述测温面上且与所述壳体接触点形成测温点，每个所述测温面包括至少一个测温点。该加热棒测温装置适用于异形管加热棒，先将多根热电偶固定在测温支架上，再将测温支架插入到加热棒的壳体中，测温支架的位置可以移动，以此将热电偶的测温端精确定位于设计位置，形成多个测温面和测温点，实现加热棒多点精密测温。

说明书

技术领域

本发明涉及加热棒技术领域，具体而言，涉及一种加热棒测温装置及加热棒。

背景技术

现有技术中，在高温高压环境中使用的加热棒一般为异形管结构，该类加热棒具有空心薄壁、螺旋、花瓣形、大长径比等结构特征，其相对于普通的圆形加热棒具有更高的结构强度和加热效率。

但是由于异形加热棒结构复杂，导致加热棒每个径向截面的内壁最凹点的轴向和周向位置都不相同，且内壁最凹点的内接圆直径很小，要实现此类加热棒内壁多点、多截面测温非常困难，随着加热棒长度增加，其测温难度会进一步增加。

发明内容

本发明解决的问题是如何实现异形管加热棒多截面、多点精密测温。

为解决上述问题，本发明提供一种加热棒测温装置，包括测温支架和固定在所述测温支架上的多根热电偶，所述测温支架适于插入加热棒的壳体中，所述热电偶包括测温端，所述测温支架的部分径向截面构成测温面，所述测温端位于所述测温面上且与所述壳体接触点形成测温点，每个所述测温面包括至少一个测温点。

相对于现有技术，本发明加热棒测温装置适用于异形管加热棒，先将多根热电偶固定在测温支架上，再将测温支架插入到加热棒的壳体中，测温支架的位置可以移动，以此将热电偶的测温端精确定位于设计位置，形成多个测温面和测温点，实现加热棒多点精密测温。

可选地，所述加热棒测温装置包括至少两个测温面，每个所述测温面上包括两个测温点。由此，实现加热棒多截面、多点测温，保证每个测温面测温准确。

可选地，同一所述测温面上的两个所述测温点的连接线为测温线，所述测温线与所述测温支架的轴线相交。由此，同一测温面上的两个测温点可以测量加热棒壳体两个内壁最凹点的温度，测温点设计合理，测温精度高。

可选地，沿所述测温支架的轴向布置的相邻所述测温面上的两个所述测温线之间的夹角满足以下关系：

R＝360°×L/M；

其中，R为相邻测温面上的两个测温线之间的夹角，L为相邻测温面之间的距离，M为加热棒的壳体的螺距。

由此，不同测温面上的测温点都位于加热棒壳体内壁最凹点，测温点设计合理，测温精度高。

可选地，所述测温支架的侧壁上设有多个定位槽，每根所述热电偶设置在对应的所述定位槽中。由此，测温支架上设置定位槽，热电偶固定在定位槽中，结构简单，连接定位可靠，拆装方便。

可选地，所述测温支架上设有多个弹性件，所述弹性件适于将对应所述测温端从所述定位槽推出，以使所述测温端与所述壳体接触。由此，弹性件可以使测温端与加热棒壳体内壁保持接触，保证精确测温，不需要使用额外的固定结构，不会对加热棒造成损伤。

可选地，所述弹性件为弹簧、簧片或橡胶棒。由此，弹性件结构简单，可靠性高，适于安装在小尺寸的测温支架上。

可选地，所述定位槽的数量为2-6个，相对设置的两个所述热电偶的测温端位于同一所述测温面，所述弹性件的两端分别与一所述测温面上的两个所述测温端相抵。由此，能实现小尺寸、细长加热棒壳体内多截面、多点精确测温，通过弹性件使热电偶的测温端与加热棒壳体内壁相贴，实现精准测温，且不会损伤壳体内壁。

可选地，所述测温支架与所述壳体之间设有纳米填充物。由此，通过纳米填充物进行填充密封，保证加热棒壳体在高温、高压下正常工作，不会发生变形和泄露。

本发明还提供一种加热棒，包括上述的加热棒测温装置。

相对于现有技术，本发明加热棒具有针对设计的测温装置，先将多根热电偶固定在测温支架上，再将测温支架插入到加热棒的壳体中，测温支架的位置可以移动，以此将热电偶的测温端精确定位于设计位置，形成多个测温面和测温点，实现加热棒多截面、多点精密测温。

附图说明

图1为本发明实施例中加热棒测温装置的结构图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为本发明实施例中加热棒测温装置的截面图一；

图5为本发明实施例中加热棒测温装置的截面图二；

图6为本发明实施例中加热棒测温面的截面图；

图7为本发明实施例中加热棒另一测温面的截面图。

附图标记说明：

1-测温支架，2-热电偶，21-测温端，3-定位槽，4-弹性件，5-壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例的加热棒测温装置针对运行在高温、高压水中的精密小尺寸薄壁异形管加热棒设计。异形管加热棒具有空心薄壁、螺旋、花瓣形、大长径比的结构特征，每个截面内壁最凹点的轴向、周向位置都不同，加上最凹点内接圆的直径很小，导致很难实现此类加热棒多截面、多点测温。随着加热棒长度增加，其测温点的位置难以准确控制、加热棒易变形、加热棒密封等问题更加突出。

结合图1至图5所示，本实施例的加热棒测温装置包括测温支架1和固定在测温支架1上的多根热电偶2，热电偶2包括测温端21，测温端21与壳体5接触点为测温点，具有测温点的测温支架1的径向截面就构成了测温面。测温支架1适于插入加热棒的壳体5中，由此可以将热电偶2固定在壳体5内，这种测温装置结构简单，安装效率高，测温支架1的位置可以移动，可以精确调整测温面和测温点的位置，实现加热棒精密测温。且测温支架1可以对加热棒的壳体5起到支撑作用，保证壳体5在高温高压环境中不会发生变形。

结合图4所示，本实施例中热电偶2的数量为4根，每根热电偶2的测温端21与壳体5的接触点都可以形成一个测温点，随着热电偶2数量增加，测温点数量随之增加，具有测温点的测温支架1的径向截面可以构成一个测温面。进一步地，限定加热棒测温装置包括至少两个测温面，每个测温面上具有两个测温点，就可以实现加热棒多截面、多点测温，且保证每个测温面的测温准确。

在其他实施方式中热电偶2的数量可以为2-6根，由于加热棒壳体5内壁最凹点的内接圆直径很小，热电偶2数量不宜过多，否则热电偶2不易固定，各热电偶2之间可能会相互干扰。如需进一步增加测温点，可以从加热棒壳体5的两端分别插入一个测温支架1，每个测温支架1最多可以安装6根热电偶2，就可以在热棒壳体5内形成12个测温点。

结合图1和图4所示，测温支架1的侧壁上设有多个定位槽3，定位槽3的数量与热电偶2数量匹配，每根热电偶2设置在对应的定位槽3中，可以通过测温支架1上定位槽3的位置来限定热电偶2和测温点的位置角度，定位槽3起到限位作用，保证热电偶2的测温端21位置不要偏移。定位槽3的结构简单，热电偶2在定位槽3中连接可靠，拆装方便，定位槽3还能起到保护作用，防止热电偶2损坏。

结合图2、图3和图5所示，测温支架1上设有多个弹性件4，弹性件4的伸出端与热电偶2连接，用于推动热电偶2的测温端21，使测温端21从定位槽3伸出并与加热棒的壳体5内壁接触。结合图5所示，本实施例中弹性件4为弹簧，其始终保持在压缩状态，具有恢复形变的趋势，因此会对热电偶2的测温端21施加向外的推力，保证测温端21与壳体5内壁保持接触，保证精确测温。在其他实施方式中，弹性件4可以选用其他可伸缩的元件，如橡胶棒、簧片等。弹性件4结构简单，不需要使用额外的固定结构，不会对加热棒造成损伤。

结合图4和图5所示，本实施例的加热棒测温装置包括两个测温面，每个测温面上具有两个测温点。定义同一测温面上的两个测温点的连接线为测温线，则测温线与测温支架1的轴线相交，由此同一测温面上的两个测温点可以测量加热棒壳体5两个相对的内壁最凹点的温度，测温点设计合理，测温精度高。弹性件4穿设在测温支架1中，弹性件4的两端分别与一个热电偶2的测温端21相连，一个弹性件4即可推动两个测温端21向外伸出，节省材料使用。

进一步地，针对花瓣形的加热棒，相邻两个测温面上各有一条测温线，这两条测温线之间的夹角满足以下关系：R＝360°×L/M；

其中，R为相邻测温面上的两个测温线之间的夹角，L为相邻测温面之间的距离，M为加热棒的壳体5的螺距。

由此可以使不同测温面上的测温点都位于加热棒壳体5内壁最凹点，测温点设计合理，测温精度高。如在本实施例中，第一测温面和第二测温面之间的距离L为0.1m，加热棒壳体5的螺距M为0.5m，则第一测温面上的测温线与第二测温面的测温线的夹角R为72°，使得两个测温面上的测温点均位于加热棒壳体5内壁的最凹点上，测温位置准确。

结合图6和图7所示，本实施例的加热棒包括壳体5和上述实施例中的加热棒测温装置。壳体5的截面为花瓣形，壳体5内壁具有四个最凹点，壳体5轴向具有螺旋特征。加热棒测温装置包括测温支架1和固定在测温支架1上的四根热电偶2，测温支架1的侧壁上设有四个定位槽3，每根热电偶2设置在对应的定位槽3中。其中每两根热电偶2为一组，每一组的两根热电偶2的测温端21设置在同一高度。测温支架1插入中空的壳体5中，使热电偶2的测温端21在壳体5内定位，通过测温支架1可以轻松完成微小空间内多条热电偶2的安装并使其精准安装到指定位置上。

测温支架1上设有两个弹性件4，弹性件4穿设在测温支架1中，弹性件4的两端分别与一组热电偶2的测温端21相连，可推动两个测温端21向外伸出，保证测温端21与壳体5内壁保持接触。

进一步地，在加热棒壳体5和测温支架1之间填充纳米填充物，进行填充密封，保证加热棒壳体5在高温、高压下正常工作，不会发生变形和泄露。

在测温端21的位置截取测温支架1的径向截面构成测温面，测温端21与壳体5接触点为测温点，因此本实施例加热棒具有两个测温面，每个测温面上有两个测温点。第一测温面的截面如图6所示，第二测温面的截面如图7所示。同一测温面上的两个测温点的连接线为测温线，测温线与测温支架1的轴线相交，第一测温面上的两个测温点可以测量加热棒壳体5两个相对的内壁最凹点的温度，第二测温面上的两个测温点可以测量加热棒壳体5另外两个相对的内壁最凹点的温度。

因此本实施例的加热棒能实现2个截面4点精准测温，在其他实施方式中，可以增加热电偶2和测温支架1上定位槽3的数量或增加测温支架1数量，以实现更多截面、更多点精密测温，如4个截面8点测温、6个截面12点测温等。

上述实施例的加热棒具有针对其壳体5结构设计的测温装置，采用测温支架1固定热电偶2，能实现小尺寸、细长加热棒壳体5内多截面、多点精确测温；通过弹性件4能实现精准测温，且不会损伤壳体5内壁；测温支架1和壳体5之间的间隙进行填充密封，可保证加热棒在高温、高压下正常工作，壳体5不会发生变形和泄露。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。